[发明专利]一种电场下连续造渣提纯多晶硅的系统及其方法

权利要求书

1.一种电场下连续造渣制备高纯多晶硅的系统，包括：置于密闭腔体（1）中的硅料熔化装置（2）、造渣剂熔化装置（3）、置于保温腔（4）中的电迁移装置（5）、渣液收集槽（6）和硅液收集槽（7）；硅料熔化装置（2）和电迁移装置（5）通过硅液注入管（8）连接，造渣剂熔化装置（3）和电迁移装置（5）通过造渣剂注入管（9）连接，电迁移装置中提纯后的硅液通过硅液溢流管（10）流向硅液收集槽（7），电迁移装置（5）中吸收杂质后的造渣剂通过渣液溢流管（11）流向渣液收集槽（6）；硅液注入管（8）和渣液溢流管（11）位于电迁移槽（5）的一端，造渣剂注入管和硅液溢流管位于电迁移装置（5）的另一端；

所述的硅料熔化装置（2）由中频感应圈（201）和置于其中的熔化坩埚（202）组成，在熔化坩埚（202）上方，密闭腔体顶面安置有硅料加入斗（203），硅液注入管（8）从熔化坩埚（202）底部正中间伸入熔化坩埚内，伸入高度为熔化坩埚深度的1/4至3/4，硅液注入管（8）的下端穿过保温腔（4），并伸至电迁移装置一端的上方；

所述的电迁移装置（5）包括：架空在保温腔中的电迁移槽（501），在电迁移槽中间有一用以阻挡两极之间造渣剂导通的绝缘挡板（502），将电迁移槽划分为两个区域，在这两个区域中分别设置阴极石墨电极板（503）和阳极石墨电极板（504）；

所述的造渣剂熔化装置（3）由中频感应圈（301）和置于其中的造渣剂熔化坩埚（302）组成，在造渣剂熔化坩埚上方，密闭腔体顶面安置有造渣剂加入斗（303），造渣剂注入管（9）从造渣剂熔化坩埚底部正中间伸入熔化坩埚（302）内，伸入高度为熔化坩埚深度的1/4至3/4，造渣剂注入管（9）的下端穿过保温腔（4），由一路分为两路分别伸入电迁移槽（501）另一端的阴极和阳极区域。

2.利用权利要求1所述的一种电场下连续造渣制备高纯多晶硅的系统，一种电场下连续造渣制备高纯多晶硅的方法，其特征在于步骤如下：

A.首先对密闭腔体抽真空或通入保护性气体，通过造渣剂加入斗向造渣剂熔化坩埚加入造渣料，同时对中频感应加热圈施加功率，使造渣料熔化，熔化后通过造渣剂注入管分别流向电迁移槽的阴极和阳极区域，在阴极和阳极板上形成设定高度的造渣剂层。

B．随后通过硅料加入斗向硅料熔化炉的熔化坩埚加入硅料，同时对中频感应加热圈施加功率，使硅料熔化成硅液，通过硅液注入管流向电迁移槽，在造渣剂层上形成硅液层，当硅液层高度达到电迁移槽中硅液溢流管的高度时，硅液开始通过硅液溢流管流入硅液收集槽，流速控制在0.01m/min-1m/min之间；同时，调整造渣剂注入速度，使渣液通过渣液溢流管流向渣液收集槽，流速控制在0.01m/min-1m/min之间。

C．当B步骤中的硅液注入高度超过挡板高度时，对电迁移槽中的阴极和阳极石墨电极板施加电压，使硅液中的电流密度控制在0.01-50A/cm²之间，在直流电场的作用下，硅液中的阴离子杂质向阳极方向迁移，同时阳离子杂质向阴极方向迁移，杂质离子在与造渣剂接触后与之发生反应而被吸收，实现硅提纯。